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JPH0773112B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JPH0773112B2
JPH0773112B2 JP5157514A JP15751493A JPH0773112B2 JP H0773112 B2 JPH0773112 B2 JP H0773112B2 JP 5157514 A JP5157514 A JP 5157514A JP 15751493 A JP15751493 A JP 15751493A JP H0773112 B2 JPH0773112 B2 JP H0773112B2
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wiring
layer
metal
metal layer
metal wiring
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高 利 昭 伊
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木 俊 宣 新
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置の多層配線の構造を図
3を用いて説明する。半導体基板1上に第1のAl配線
2が形成され、このAl配線2を覆うようにシリコン酸
化膜を主成分とする層間絶縁膜3が形成されている。こ
の層間絶縁膜3上の第2のAl配線4と上記第1のAl
配線2とを電気的に接続するために、この層間絶縁膜3
に接続孔(コンタクトホール)5が開孔され、導通がと
られている。
2. Description of the Related Art The structure of a multi-layer wiring of a conventional semiconductor device will be described with reference to FIG. A first Al wiring 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and an interlayer insulating film 3 having a silicon oxide film as a main component is formed so as to cover the Al wiring 2. The second Al wiring 4 on the interlayer insulating film 3 and the first Al wiring
In order to electrically connect the wiring 2, the interlayer insulating film 3
A connection hole (contact hole) 5 is opened in the so as to establish conduction.

【0003】この導通歩留り(確率)は、図4に示すよ
うに接続孔5の径が微細化されてくると急激に低下す
る。なお、同図において、白抜き点を結んだ線はスパ
ッタエッチングの後に第2のAl配線を堆積した場合の
もので、黒丸点を結んだ線はスパッタエッチングなし
の場合のものである。上記線から明らかなように、そ
の径が1μmでは、ほとんど導通しなくなる。即ち、導
通歩留りは99.9%以下となる。この理由は、接続孔
5を開孔し、第2のAl配線4を形成するまでに、接続
孔5を介して露出した第1のAl配線2の表面にアルミ
ナ層が形成されてしまい、該アルミナ層上に第2の配線
層であるAl膜を堆積しても導通がとれないからであ
る。しかし、接続孔5の径が大きくなると、アルミナ層
にピンホールやクラック等の欠陥が存在し、これらの欠
陥を通して導通がとれる。これに鑑みて、従来は、第1
のAl配線2上のアルミナ層を除去するためにArイオ
ンでスパッタエッチングを施し、この後大気にさらすこ
となく同一真空中で第2の配線4を堆積していた。これ
により、接続孔5が1μm径であっても、導通歩留りを
99.99%前後とすることができた(図4参照)。
This conduction yield (probability) sharply decreases as the diameter of the connection hole 5 becomes finer as shown in FIG. In the figure, the line connecting the white dots is the case where the second Al wiring is deposited after the sputter etching, and the line connecting the black circles is the case without the sputter etching. As is clear from the above line, when the diameter is 1 μm, there is almost no conduction. That is, the conduction yield is 99.9% or less. The reason is that an alumina layer is formed on the surface of the first Al wiring 2 exposed through the connection hole 5 by the time the contact hole 5 is opened and the second Al wiring 4 is formed. This is because conduction cannot be achieved even if an Al film that is the second wiring layer is deposited on the alumina layer. However, when the diameter of the connection hole 5 becomes large, defects such as pinholes and cracks exist in the alumina layer, and conduction can be established through these defects. In view of this, in the past, the first
In order to remove the alumina layer on the Al wiring 2, the second wiring 4 was deposited in the same vacuum without being exposed to the atmosphere by sputter etching with Ar ions. As a result, even if the diameter of the connection hole 5 was 1 μm, the conduction yield could be about 99.99% (see FIG. 4).

【0004】しかし、さらに歩留りを向上させるべく、
スパッタエッチングの仕方を種々改良した。それによ
り、導通歩留りは改善されるようになったが、新たな問
題が発生した。即ち、第1の配線Al2がゲート電極に
接続されている場合、上記スパッタエッチングのための
多量のArイオンが接続孔5を介して照射されることに
より、ゲート酸化膜を帯電により破壊してしまうことが
判明した。半導体装置が微細化されゲート酸化膜が薄く
なればますますこのイオン照射によるダメージ問題は重
大になってくる。
However, in order to further improve the yield,
Various methods of sputter etching have been improved. As a result, the conduction yield has been improved, but a new problem has occurred. That is, when the first wiring Al2 is connected to the gate electrode, a large amount of Ar ions for the sputter etching are irradiated through the connection hole 5, and the gate oxide film is destroyed by charging. It has been found. The problem of damage due to ion irradiation becomes more and more serious as semiconductor devices become finer and gate oxide films become thinner.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のA
rイオンのスパッタエッチングによりAl配線面上の接
続孔に開口する部分のアルミナ層を除去する方法では、
ゲート酸化膜を破壊してしまう等の、半導体装置にダメ
ージを与えるという問題があった。
As described above, the conventional A
In the method of removing the alumina layer at the portion opened to the connection hole on the Al wiring surface by sputter etching of r ions,
There is a problem that the semiconductor device is damaged, such as breaking the gate oxide film.

【0006】本発明の目的は、半導体装置にダメージを
与えることなく、上記アルミナ層を破壊・除去可能な半
導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of destroying and removing the alumina layer without damaging the semiconductor device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に形成された第1の金属配線上
に層間絶縁膜を介して第2の金属配線を施し、前記第1
及び第2の金属配線を前記層間絶縁膜に開孔した接続孔
を介して導通させるようにした半導体装置の製造方法に
おいて、少なくとも、前記接続孔に露呈する前記第1の
金属配線の表面及び前記層間絶縁膜の表面に、高酸化性
金属層を形成する工程と、前記高酸化性金属層の表面
に、前記第2の金属配線がそれよりも下側の材料と反応
するのを防止すると共に、前記第2の金属配線の機械的
強度を補強し、さらに前記第2の金属配線に対する付着
性の良好な、バリア金属層を形成する工程と、前記バリ
ア金属層の表面に前記第2の金属配線を形成する工程
と、熱処理を施して、前記第2の金属配線は前記バリア
金属層のバリア機能により他の材料と反応させることな
くそのまま残存させつつも、前記接続孔に露呈する前記
第1の金属配線の表面上の高抵抗酸化層を、前記高酸化
性金属層で還元して、導電金属層とする熱処理工程と、
を備えるものとして構成される。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a second metal wiring is formed on a first metal wiring formed on a semiconductor substrate via an interlayer insulating film, and the first metal wiring is formed.
And a method of manufacturing a semiconductor device in which a second metal wiring is electrically connected through a connection hole opened in the interlayer insulating film, at least a surface of the first metal wiring exposed in the connection hole and the A step of forming a highly oxidizable metal layer on the surface of the interlayer insulating film, and preventing the second metal wiring from reacting with a material below it on the surface of the highly oxidizable metal layer. A step of forming a barrier metal layer that reinforces the mechanical strength of the second metal wiring and has good adhesion to the second metal wiring, and the second metal on the surface of the barrier metal layer. A step of forming a wiring and a heat treatment are performed so that the second metal wiring is left as it is without reacting with another material due to the barrier function of the barrier metal layer, but is exposed to the connection hole. Metal wiring surface A heat treatment step of the high-resistance oxide layer is reduced with the high oxidizing metal layer, a conductive metal layer,
Is configured to include.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、層間絶縁膜の接続孔を介し
て第1及び第2の金属配線を導通させるに当り、第1の
金属配線上の高抵抗酸化層を高酸化性金属で還元して導
通金属層を形成し、その導通金属層で導通させている。
このように、第1の金属配線上の高抵抗酸化層を高酸化
性金属で還元するようにしたので、第1及び第2の金属
配線は高い精度で確実に導通する。
In the present invention, the high resistance oxide layer on the first metal wiring is reduced with the highly oxidizing metal when conducting the first and second metal wirings through the connection hole of the interlayer insulating film. To form a conducting metal layer, and the conducting metal layer conducts electricity.
Thus, the high resistance oxide layer on the first metal wiring is reduced by the highly oxidizing metal, so that the first and second metal wirings are surely conducted with high accuracy.

【0009】前記第2の金属配線層と、前記半導体基板
及び前記高酸化性金属層と、の間に、バリア金属層が形
成されている。このため、前記第2の金属配線層が、前
記半導体基板及び高酸化性金属層と反応して第2の金属
配線層の依頼性が低下するのが防がれる。また、このバ
リア金属層によって、第2の金属配線層の機械的強度が
補強される。
A barrier metal layer is formed between the second metal wiring layer and the semiconductor substrate and the highly oxidizable metal layer. For this reason, it is possible to prevent the second metal wiring layer from reacting with the semiconductor substrate and the highly-oxidizable metal layer to reduce the reliability of the second metal wiring layer. The barrier metal layer reinforces the mechanical strength of the second metal wiring layer.

【0010】さらに、上記高抵抗酸化層を高酸化性金属
層で還元して導通金属層を形成する際に当っても、この
バリア金属層によって第2の金属配線が高酸化性金属層
と反応するのが防止され、これにより第2の金属配線の
信頼性が向上する。また、高酸化性金属層、バリア金属
層及び第2の金属配線の3層構造となっているが、高酸
化性金属層にバリア金属層の結晶方向が揃い、バリア金
属層に第2の金属配線の結晶方向が揃う。このようにし
て、3層の結晶方向が揃うことからマイグレーション耐
圧が向上する。
Further, even when the high resistance oxide layer is reduced by the high oxidation metal layer to form the conductive metal layer, the barrier metal layer causes the second metal wiring to react with the high oxidation metal layer. Is prevented, which improves the reliability of the second metal wiring. Further, although it has a three-layer structure of a highly oxidizable metal layer, a barrier metal layer and a second metal wiring, the crystallographic direction of the barrier metal layer is aligned with the highly oxidizable metal layer and the second metal is provided in the barrier metal layer. The crystal directions of the wiring are aligned. In this way, since the crystal directions of the three layers are aligned, the migration breakdown voltage is improved.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の実施例の説明に先立ち、図1(a)
〜(c)を用いて本発明の関連技術を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the present invention, FIG.
The related art of the present invention will be described in detail with reference to (c).

【0012】同図(a)に示すように、半導体基板(S
i)11上に第1のAl配線12が形成されている。こ
のAl配線12を覆うようにシリコン酸化膜を主成分と
する層間絶縁膜13が形成され、この膜13に接続孔1
5が形成されている。この接続孔15の底部には80〜
100オングストローム程度のアルミナ層16が存在し
ている。
As shown in FIG. 1A, the semiconductor substrate (S
i) The first Al wiring 12 is formed on 11. An interlayer insulating film 13 containing a silicon oxide film as a main component is formed so as to cover the Al wiring 12, and the connection hole 1 is formed in the film 13.
5 is formed. At the bottom of this connection hole 15
There is an alumina layer 16 of about 100 Å.

【0013】次に、同図(b)に示すように、上記アル
ミナ層16及び層間絶縁膜13上にTi膜17を500
オングストロームの厚さにスパッタリング法で堆積し、
大気にさらすことなく第2の配線層としての第2のAl
配線14を上記と同様にスパッタリング法で1μm厚さ
に堆積する。
Next, as shown in FIG. 1B, a Ti film 17 is formed on the alumina layer 16 and the interlayer insulating film 13 by 500 times.
Deposited to a thickness of angstrom by sputtering,
The second Al as the second wiring layer without being exposed to the atmosphere
The wiring 14 is deposited to a thickness of 1 μm by the sputtering method similarly to the above.

【0014】次に、上記第2のAl配線14とTi膜1
7を所望の配線パターンに形成する。その後、このよう
にした中間段階の半導体装置に対して、450℃でN2
とH2 とからなるフォーミングガス中で30分間熱処理
を施した。これにより、同図(c)に示すように、第1
及び第2のAl配線12,14の接合部分に、合金層1
8が形成される。その合金層18は、Ti膜17がアル
ミナ層16を還元し、チタンとアルミニウムと酸素とか
らなるものとして構成されたものである。この合金層1
8によって、第1及び第2のAl配線12,14の導通
性が著しく向上する。
Next, the second Al wiring 14 and the Ti film 1 are formed.
7 is formed into a desired wiring pattern. Then, the semiconductor device in the intermediate stage thus formed is subjected to N 2 at 450 ° C.
And heat treatment was performed for 30 minutes in a forming gas containing H 2 . As a result, as shown in FIG.
The alloy layer 1 is formed on the joint portion between the second Al wirings 12 and 14.
8 is formed. The alloy layer 18 is configured such that the Ti film 17 reduces the alumina layer 16 and is made of titanium, aluminum and oxygen. This alloy layer 1
8 significantly improves the conductivity of the first and second Al wirings 12 and 14.

【0015】上記関連技術では、第2のAl配線14を
堆積後、熱処理を行なったが、Ti膜17を堆積後、そ
のAl配線14を堆積する前に真空中で熱処理を行なっ
てもよい。また、Ti膜17の堆積中に基板温度をあげ
てアルミナ層16との反応を促進させ、熱処理を省略し
てもよい。
In the related art described above, the heat treatment is performed after the second Al wiring 14 is deposited. However, the heat treatment may be performed in vacuum after the Ti film 17 is deposited and before the Al wiring 14 is deposited. Further, the substrate temperature may be raised during the deposition of the Ti film 17 to promote the reaction with the alumina layer 16 and the heat treatment may be omitted.

【0016】さらに、関連技術ではTi膜17を用いた
が、この他にHf、V、Mg、Li、Ni等の酸化力の
強い金属や、これらの合金またはこれらを含んだ合金を
用いることができる。
Further, although the Ti film 17 is used in the related art, it is also possible to use a metal having a strong oxidizing power such as Hf, V, Mg, Li and Ni, or an alloy thereof or an alloy containing them. it can.

【0017】上記の関連技術に従って、接続孔15とし
て1μmの場合の実験を行った。第1及び第2のAl配
線12,14間の導通の確率として99.999%以上
が得られた。また、100オングストローム厚のゲート
酸化膜が破壊されたか否かをチェックしたが、全く破壊
されていないことがわかった。
In accordance with the above-mentioned related art, an experiment was conducted for the connection hole 15 having a thickness of 1 μm. The probability of conduction between the first and second Al wirings 12 and 14 was 99.999% or more. Further, it was checked whether or not the 100 angstrom thick gate oxide film was broken, and it was found that the gate oxide film was not broken at all.

【0018】前述のアルミナ層16が薄く、Ti膜17
が余剰になった場合、このTi膜17が基板11のSi
と反応してアロイスパイクを形成し、PN接合リークを
発生させることがある。このため、第1のAl配線12
とSiの基板11との間に、Alと基板(Si)との反
応を防止するバリア層としてTiN層やW層を介在させ
ることもできる。
The alumina layer 16 is thin and the Ti film 17 is thin.
Is excessive, the Ti film 17 becomes Si on the substrate 11.
May form an alloy spike and cause a PN junction leak. Therefore, the first Al wiring 12
It is also possible to interpose a TiN layer or a W layer as a barrier layer for preventing the reaction between Al and the substrate (Si) between the Si substrate 11 and the Si substrate 11.

【0019】図2(a)〜(c)はバリア層としてのT
iN層17Aを、第2のAl配線14と、Ti層17と
の間に用いた、本発明の実施例を示すものである。
2A to 2C show T as a barrier layer.
This shows an embodiment of the present invention in which the iN layer 17A is used between the second Al wiring 14 and the Ti layer 17.

【0020】同図(a)は、図1(a)と同様の中間段
階の半導体装置を示す。その半導体装置に対して、同図
(b)に示すように、Ti層17、TiN層17Aを、
スパッタリング法によって大気にさらすことなく順次堆
積する。その後、第2のAl配線14をスパッタリング
法で堆積する。
FIG. 3A shows an intermediate semiconductor device similar to that shown in FIG. As shown in FIG. 2B, a Ti layer 17 and a TiN layer 17A are provided on the semiconductor device.
It is sequentially deposited by the sputtering method without exposing it to the atmosphere. Then, the second Al wiring 14 is deposited by the sputtering method.

【0021】次に、上記第2のAl配線14、TiN層
17A及びTi層17を所望の配線パターンに形成す
る。その後、そのようにした中間段階の半導体装置に対
して、450℃でN2 とH2 からなるフォーミングガス
中で30分間熱処理を施した。これにより、同図(c)
に示すように、第1及び第2のAl配線12,14の接
合部分に合金層18Aが形成される。その合金層18A
は、Ti膜17がアルミナ層16を還元し、チタン、ア
ルミニウム、及び酸素からなるものとして構成される。
この合金層18Aによって第1及び第2のAl配線1
2,14の導通性が著しく向上する。
Next, the second Al wiring 14, the TiN layer 17A and the Ti layer 17 are formed into a desired wiring pattern. Then, the semiconductor device in such an intermediate stage was subjected to heat treatment at 450 ° C. for 30 minutes in a forming gas composed of N 2 and H 2 . As a result, the figure (c)
As shown in, the alloy layer 18A is formed at the joint portion of the first and second Al wirings 12 and 14. The alloy layer 18A
Is configured such that the Ti film 17 reduces the alumina layer 16 and is made of titanium, aluminum, and oxygen.
With this alloy layer 18A, the first and second Al wirings 1
The conductivity of 2, 14 is significantly improved.

【0022】上記実施例では、第1のAl配線12上に
直接TiN膜17Aを堆積することなくTi膜17を介
して堆積している。そのため、第1のAl配線12とT
iN膜17Aとの界面にN2 が介在して接触抵抗が増大
するのが回避される。さらに、TiN膜17A下にTi
膜17を敷くようにしたので、TiN膜17Aと層間絶
縁膜(SiO2 )13との付着強度が増大する。さら
に、TiN膜17Aを第2のAl配線14の下に敷くよ
うにしたので、エレクトロマイグレーションやサーマル
マイグレーションに対する耐性が向上する。即ち、下方
から上方に、Ti膜17、TiN膜17A及び第2のA
l配線12の3層構造になっている。このため、Ti膜
17にTiN膜17Aの結晶方向が揃い、TiN膜17
Aに第2のAl配線の結晶方向が揃う。つまり、3つの
層の結晶方向が全て揃うことになる。これにより、エレ
クトロマイグレーションやサーマルマイグレーションに
対する耐性が向上する。なお、第1のAl配線12上に
Mo層を存在させた場合には、横ヒロック(Horizontal
hillock)が形成されるため好ましくなく、またこのよ
うな二層構造のものはエッチングが困難で且つアフター
コロージョンも発生しやすいという難点があるが、上記
実施例にはこのような難点は得られない。
In the above embodiment, the TiN film 17A is not directly deposited on the first Al wiring 12 but is deposited via the Ti film 17. Therefore, the first Al wiring 12 and the T
It is possible to prevent the contact resistance from increasing due to the presence of N 2 at the interface with the iN film 17A. Furthermore, Ti is formed under the TiN film 17A.
Since the film 17 is laid, the adhesion strength between the TiN film 17A and the interlayer insulating film (SiO 2 ) 13 is increased. Further, since the TiN film 17A is laid under the second Al wiring 14, the resistance to electromigration and thermal migration is improved. That is, from the bottom to the top, the Ti film 17, the TiN film 17A, and the second A film
It has a three-layer structure of the l wiring 12. Therefore, the TiN film 17A has the same crystallographic direction as the TiN film 17A,
The crystal orientation of the second Al wiring is aligned with A. That is, the crystal directions of all three layers are aligned. This improves resistance to electromigration and thermal migration. When a Mo layer is present on the first Al wiring 12, a horizontal hillock (Horizontal)
hillock) is not preferable, and such a two-layer structure has a drawback that etching is difficult and after-corrosion is likely to occur. .

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、層間絶縁
膜の接続孔を介して第1及び第2の金属配線を導通する
に当り、第1の金属配線の表面における高抵抗酸化層を
高酸化性金属によって還元し、その還元により生成した
導通金属層により導通させるようにしたので、半導体装
置にイオンエッチングによるようなダメージを与えるこ
となく、第1及び第2の金属配線を確実に導通させるこ
とができる。
According to the semiconductor device of the present invention, when the first and second metal wirings are conducted through the connection hole of the interlayer insulating film, the high resistance oxide layer on the surface of the first metal wiring is formed. Since it is reduced by the highly oxidizable metal and is made conductive by the conductive metal layer generated by the reduction, the first and second metal wirings can be surely made conductive without causing damages such as ion etching to the semiconductor device. Can be made.

【0024】さらに、本発明によれば、第2の金属配線
が半導体基板及び高酸化性金属層と反応するのをバリア
金属層によって防ぐようにしたので、第2の金属配線の
信頼性を長期にわたって維持して、寿命を伸すことがで
きる。さらに、第2の金属配線の下側にバリア金属層を
形成して多層構造としたので、第2の金属配線の機械的
強度を増大させ、切断や導通不良が生じるのを極力回避
することができ、配線の電気的特性を向上させることが
できる。
Further, according to the present invention, the barrier metal layer prevents the second metal wiring from reacting with the semiconductor substrate and the highly-oxidizable metal layer, so that the reliability of the second metal wiring is maintained for a long period of time. Can be maintained for extended life. Furthermore, since the barrier metal layer is formed below the second metal wiring to form a multilayer structure, the mechanical strength of the second metal wiring can be increased and the occurrence of disconnection and conduction failure can be avoided as much as possible. Therefore, the electrical characteristics of the wiring can be improved.

【0025】さらに、前記バリア金属層の存在により、
層間絶縁膜上に高酸化性金属層を存在させたとはいえ、
第2の金属配線は高酸化性金属層には直接接触すること
はなく、バリア金属層に接触することになる。このバリ
ア金属層に対する第2の金属配線の付着性が良好である
ことから、高酸化性金属層を用いつつも、第2の金属配
線のバリア金属層に対する付着性、さらには層間絶縁膜
に対する付着性を著しく向上させることができる。
Further, due to the presence of the barrier metal layer,
Although the highly-oxidizable metal layer was present on the interlayer insulating film,
The second metal wiring does not directly contact the highly oxidizable metal layer but contacts the barrier metal layer. Since the adhesiveness of the second metal wiring to the barrier metal layer is good, the adhesiveness of the second metal wiring to the barrier metal layer, and further to the interlayer insulating film, can be achieved while using the highly oxidizing metal layer. The property can be significantly improved.

【0026】さらに、高抵抗酸化層を高酸化性金属層で
還元するに当っても、第2の金属配線が高酸化性金属層
と反応するのをバリア金属層によって阻止して、第2の
金属配線の切断や導通不良を確実に防止することができ
る。
Further, even when the high resistance oxide layer is reduced by the high oxidation metal layer, the barrier metal layer prevents the second metal wiring from reacting with the high oxidation metal layer, and It is possible to reliably prevent disconnection of metal wiring and defective conduction.

【0027】さらに、高酸化性金属層、バリア金属層及
び第2の金属配線の3層構造としたので、これらの3層
の結晶方向を揃えて、マイグレーション耐性を向上する
ことができる。
Further, since the three-layer structure of the highly oxidizable metal layer, the barrier metal layer and the second metal wiring is adopted, the crystal directions of these three layers can be aligned and the migration resistance can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の関連技術としての半導体装置の製造方
法の一実施例を示す製造工程図。
FIG. 1 is a manufacturing process chart showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device as a related technique of the present invention.

【図2】本発明の実施例を示す製造工程図。FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図4】第1及び第2のAl配線の導通確率を示す線
図。
FIG. 4 is a diagram showing conduction probabilities of first and second Al wirings.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 第1のAl配線 13 層間絶縁膜 14 第2のAl配線 15 接続孔 16 アルミナ層 17 Ti膜 17A TiN膜 18,18A 合金層 11 Semiconductor Substrate 12 First Al Wiring 13 Interlayer Insulating Film 14 Second Al Wiring 15 Connection Hole 16 Alumina Layer 17 Ti Film 17A TiN Film 18, 18A Alloy Layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新 木 俊 宣 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝 堀川町工場内 (56)参考文献 特開 昭53−121490(JP,A) 特開 昭60−5560(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshinori Araki 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Horikawa-cho factory (56) Reference JP-A-53-121490 (JP, A) JP-A-60-5560 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成された第1の金属配線
上に層間絶縁膜を介して第2の金属配線を施し、前記第
1及び第2の金属配線を前記層間絶縁膜に開孔した接続
孔を介して導通させるようにした半導体装置の製造方法
において、 少なくとも、前記接続孔に露呈する前記第1の金属配線
の表面及び前記層間絶縁膜の表面に、高酸化性金属層を
形成する工程と、 前記高酸化性金属層の表面に、前記第2の金属配線がそ
れよりも下側の材料と反応するのを防止すると共に、前
記第2の金属配線の機械的強度を補強し、さらに前記第
2の金属配線に対する付着性の良好な、バリア金属層を
形成する工程と、 前記バリア金属層の表面に前記第2の金属配線を形成す
る工程と、 熱処理を施して、前記第2の金属配線は前記バリア金属
層のバリア機能により他の材料と反応させることなくそ
のまま残存させつつも、前記接続孔に露呈する前記第1
の金属配線の表面上の高抵抗酸化層を、前記高酸化性金
属層で還元して、導電金属層とする熱処理工程と、 を備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
1. A second metal wiring is formed on a first metal wiring formed on a semiconductor substrate via an interlayer insulating film, and the first and second metal wirings are opened in the interlayer insulating film. In the method for manufacturing a semiconductor device in which conduction is established through the connection hole, a highly oxidizable metal layer is formed on at least the surface of the first metal wiring and the surface of the interlayer insulating film exposed in the connection hole. And a step of preventing the second metal wiring from reacting with a material therebelow on the surface of the highly oxidizable metal layer, and reinforcing the mechanical strength of the second metal wiring. A step of forming a barrier metal layer having good adhesion to the second metal wiring, a step of forming the second metal wiring on the surface of the barrier metal layer, and a heat treatment to form the second metal wiring. The second metal wiring is a barrier machine for the barrier metal layer. The first portion exposed to the connection hole while being left as it is without reacting with other materials due to its function.
A heat treatment step of reducing the high resistance oxide layer on the surface of the metal wiring with the highly oxidizable metal layer to form a conductive metal layer.
【請求項2】前記第1及び第2の金属配線をアルミニウ
ムにより形成し、 前記高酸化性金属層を、Ti、Hf、V、Mg、Li、
Ni及びこれらの合金並びにこれらを含んだ合金のいず
れかから形成し、 前記バリア金属層をTiNにより形成する、請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
2. The first and second metal wirings are formed of aluminum, and the highly oxidizable metal layer is formed of Ti, Hf, V, Mg, Li,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the barrier metal layer is formed of Ni, an alloy thereof, or an alloy containing these, and the barrier metal layer is formed of TiN.
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